資源簡介

【備考2024】一輪新人教版生物學學案
第三單元　細胞代謝
第2講　酶和ATP
考點1　酶的本質、作用和特性
一、酶的作用和本質
1．酶在細胞代謝中的作用
(1)比較過氧化氫在不同條件下的分解
①實驗過程
②變量分析
(2)分析酶的作用原理曲線
①無酶催化的反應曲線是乙，有酶催化的反應曲線是甲。
②ca段的含義是在無催化劑的條件下，反應所需要的活化能；ba段的含義是酶降低的活化能。
③該反應中，若將酶催化改為無機催化劑催化，則b點在縱軸上將向上移動。
④酶的作用原理是降低化學反應的活化能。與無機催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著，催化效率更高。
2．酶的本質
(1)酶本質的探索歷程(連線)
提示：①—f　②—a　③—c　④—d、e　⑤—b
(2)歸納酶的本質
化學本質 絕大多數是蛋白質 少數是RNA
合成原料 氨基酸 核糖核苷酸
合成場所 核糖體 主要是細胞核(真核細胞)
來源 一般來說，活細胞(哺乳動物成熟的紅細胞除外)都能產生酶
作用場所 細胞內、外或生物體外均可
生理功能 催化作用
二、酶的特性
1．高效性：酶的催化效率是無機催化劑的107～1013倍。
2．專一性：每一種酶只能催化一種或一類化學反應。
3．作用條件較溫和：在最適宜的溫度和pH條件下，酶的活性最高。高溫、過酸、過堿會使酶的空間結構遭到破壞而失活；低溫條件下，酶的活性很低，但空間結構穩定。
1．如圖表示A、B兩種酶用同一種蛋白酶處理后酶活性與處理時間的關系，據圖分析：(必修1　P80“拓展應用”T3)
(1)A、B兩種酶的化學本質是否相同？為什么？
(2)B酶活性改變的原因是什么？
提示：(1)不相同。A酶能抵抗該種蛋白酶的降解，其化學本質不是蛋白質而是RNA；B酶能被蛋白酶破壞，活性降低，化學本質為蛋白質。
(2)B酶被降解的過程中其分子結構會發生改變，從而使其活性喪失。
2．已知胃蛋白酶的最適pH為1.5，小腸液的pH為7.6，胃蛋白酶隨食糜進入小腸后還能發揮作用嗎？為什么？(必修1　P82“背景知識”)
提示：不能。因為沒有了適宜的pH，胃蛋白酶的活性大大降低甚至失活。
3．臨床上溶菌酶與抗生素混合使用，能增強抗生素的療效，溶菌酶的作用是什么？(必修1　P85“科學·技術·社會”)
提示：溶菌酶能夠溶解細菌的細胞壁。
1．酶提供了反應過程所必需的活化能。 (×)
提示：酶的作用是降低活化能。
2．酶活性的發揮離不開其特定的結構。 (√)
3．高溫和低溫均能破壞酶的結構使其失去活性。 (×)
提示：低溫不破壞酶的結構。
4．酶活性最高時的溫度適合酶的保存。 (×)
提示：酶適合保存在低溫條件下。
5．酶在催化反應完成后立即被分解。 (×)
提示：酶是催化劑，其在催化反應完成后不會被分解。
6．酶只能在細胞內發揮作用。 (×)
提示：酶在細胞內和細胞外都能發揮作用。
1．低溫與高溫、過酸、過堿對酶活性影響的不同之處是__________________
_____________________________________________________________________。
提示：低溫抑制酶的活性但不破壞酶的結構，高溫、過酸、過堿破壞酶的結構
2．溫度和pH對酶促反應速率的影響與底物濃度和酶濃度對酶促反應速率影響的本質區別是________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
提示：溫度和pH通過影響酶的活性影響酶促反應速率，底物濃度和酶濃度不影響酶的活性，通過影響酶分子與底物的結合影響酶促反應速率
1．酶高效性的曲線分析
(1)與無機催化劑相比，酶的催化效率更高。
(2)酶和無機催化劑一樣，只能縮短達到化學平衡所需要的時間，不能改變化學反應的平衡點。
2．酶專一性的曲線分析
(1)加入酶B的反應速率和無酶條件下的反應速率相同，說明酶B對此反應無催化作用。
(2)加入酶A的反應速率比無酶條件下的反應速率明顯加快，說明酶A對此反應有催化作用。
3．影響酶活性因素的相關曲線分析
甲　　　　　　　　乙
(1)甲曲線分析：在一定溫度(pH)范圍內，隨溫度(pH)的升高，酶的催化作用逐漸增強，超過最適溫度(pH)，酶的催化作用逐漸減弱。
(2)乙曲線分析：縱坐標為反應物剩余量(相對量)，反應物剩余量越多，生成物越少，反應速率越慢；圖示pH＝7時，反應物剩余量最少，該pH下的酶活性相對較高；反應溶液pH的變化不影響酶作用的最適溫度。
4．底物濃度和酶濃度對酶促反應的影響曲線分析
甲(在酶量一定的情況下)　乙(在底物足量的情況下)
丙
(1)甲圖：在其他條件適宜、酶量一定的情況下，酶促反應速率先隨底物濃度增加而加快，當底物達到一定濃度后，受酶數量的限制，酶促反應速率不再增加。
(2)乙圖：在底物足量、其他條件適宜的情況下，酶促反應速率與酶濃度成正比。
(3)丙圖：在其他條件適宜的情況下，酶量增加，酶促反應的底物飽和時對應的曲線上的a點應向右上移(對應b點位置)。
1．如圖表示將A、B兩種物質混合，T1時加入酶C，在最適溫度下這兩種物質濃度的變化。
(1)適當降低反應溫度，分析T2值如何變化。
(2)分析T2后B增加緩慢的原因。
(3)T1時加入酶C后，酶促反應速率變化有什么規律？
提示：(1)題圖為最適溫度下的物質變化，適當降低反應溫度，達到反應平衡的時間會延長，T2值會增大。
(2)T2后B增加緩慢的原因是A濃度降低導致反應速率下降。
(3)T1時加入酶C后，酶促反應速率先快后慢。
2．小麥種子中含有α、β兩種淀粉酶，某學習小組對這兩種淀粉酶活性進行探究實驗，步驟如下：
①將等量的α 淀粉酶(70 ℃活性不受影響，100 ℃高溫下失活)與β 淀粉酶(70 ℃處理15 min即失活)加適量蒸餾水混合，分為甲、乙、丙三組；②甲組25 ℃下處理，乙組70 ℃水浴處理15 min后取出，丙組100 ℃下處理15 min后取出；③甲、乙、丙三組分別在25 ℃條件下加入等量且足量的淀粉溶液；④一段時間后，測得甲、乙、丙三組淀粉剩余量分別為a、b、c。請思考回答：
(1)三組淀粉剩余量最多的是哪一組？原因是什么？
(2)利用上述實驗結果，如何大致比較25 ℃條件下α 淀粉酶和β 淀粉酶活性的大小？
提示：(1)丙組；兩種淀粉酶在100 ℃條件下均失去活性，且降到25 ℃活性不能恢復。
(2)比較b－a(β 淀粉酶的活性)與c－b(α 淀粉酶的活性)數值的大小。
考查酶的本質、作用和特性
1．(2022·山東濰坊高三模擬)下列關于酶的敘述正確的是 (　　)
①酶具有催化作用，并都能與雙縮脲試劑反應呈紫色　②酶通過提供反應所需的活化能提高反應速率　③蛋白酶能催化不同的蛋白質水解，因此酶不具有專一性　④細胞代謝能夠有條不紊地進行，主要由酶的高效性決定　⑤酶是由具有分泌功能的細胞產生的　⑥酶既可作為催化劑，也可以作為另一個反應的底物
A．③⑤⑥　　　　　　 B．②③⑥
C．③⑥ D．⑥
D　[酶大部分是蛋白質、少量是RNA，蛋白質類的酶能與雙縮脲試劑反應呈紫色，RNA類的酶不能，①錯誤；酶的作用原理是降低化學反應的活化能，②錯誤；酶的專一性是指酶能催化一種或一類化學反應，③錯誤；細胞代謝能夠有條不紊地進行與酶的專一性有關，④錯誤；幾乎所有活細胞均能產生酶，⑤錯誤；酶催化相應的化學反應時屬于催化劑，酶被分解時作為反應的底物，⑥正確。]
　與酶相關的常見誤區明示
項目 正確說法 錯誤說法
化學本質 絕大多數是蛋白質，少數是RNA 酶的本質是蛋白質
產生部位 一般來說，凡是活細胞都能產生酶(不考慮哺乳動物成熟的紅細胞) 具有分泌功能的細胞才能產生酶
合成原料 氨基酸或核糖核苷酸 氨基酸
合成場所 核糖體或細胞核 核糖體
生理功能 生物催化劑，只起催化作用 酶具有調節、催化等多種功能
來源 在生物體內合成 有的來源于食物
作用場所 既可在細胞內，也可在細胞外、體外發揮作用 只在細胞內起催化作用
溫度影響 低溫影響酶的活性，不破壞酶的結構，但高溫易使酶失活 低溫會引起酶變性失活
作用前后 催化反應前后的數量和性質沒有變化 發生催化作用后被分解
考查酶作用和特性的坐標曲線分析
2．(2022·福建龍巖質檢)為探究溫度對酶活性的影響，研究人員用某種酶做了相關實驗，結果如圖所示。下列描述正確的是(　　)
不同溫度下酶催化形成的產物濃度示意圖
A．溫度每升高10 ℃，酶活性即提高一倍
B．60 ℃時該酶還能維持自身結構的穩定性
C．70 ℃時反應達到平衡前酶活性已喪失
D．10 ℃和90 ℃時產物量都很低的原因一樣
C　[由圖可知，溫度和產物濃度的關系中，從60 ℃升高到90 ℃時，酶活性降低，A錯誤；由圖可知，60 ℃時產物濃度增長速率變慢，而50 ℃時產物濃度增長速率保持不變，說明50 ℃時的酶活性高于60 ℃時的酶活性，即60 ℃時酶活性受高溫的影響，自身結構遭受破壞，B錯誤；由50 ℃時產物濃度可知，70 ℃時反應未達到平衡，底物充足而產物濃度增長速率變為0，說明70 ℃時反應達到平衡前酶活性已喪失，C正確；10 ℃時產物量低的原因是低溫抑制了酶活性，而90 ℃時產物量低的原因是高溫破壞了酶的自身結構，導致酶失活，D錯誤。]
3．(2023·遼寧名校聯考)圖1是某種淀粉酶的活性與溫度的關系曲線，圖2是不同pH下，淀粉酶對淀粉作用1 h后淀粉剩余量相對值。下列有關敘述正確的是(　　)
　
圖1　　　　　　　　　圖2
A．圖1中b、c兩點通過改變溫度條件均可明顯提高反應速率
B．pH為3和9的兩支試管中的淀粉酶的活性相同
C．圖1的實驗最好是在pH為7的條件下進行研究
D．應將淀粉酶保存在溫度為40 ℃、pH為7的條件下
C　[低溫條件下酶的活性暫時受到抑制，溫度恢復過程中，活性會恢復，化學反應速率提高，而高溫條件下，酶已經變性，失去活性，改變溫度化學反應速率也不會提高，A錯誤；酸性條件也可促進淀粉水解，所以pH為3和9的條件下，淀粉酶的活性不同，B錯誤；圖1為研究溫度對淀粉酶活性的影響，pH等條件要保證相同且適宜，C正確；酶應該保存在低溫和pH為7的條件下，D錯誤。]
　“四看法”分析酶促反應曲線
一看兩坐標軸的含義：分清自變量與因變量，了解兩個變量間的關系。
二看曲線的變化：利用數學模型法觀察同一條曲線的升、降或平的變化，掌握變量變化的生物學意義。如在分析影響酶促反應的因素時，一般情況下，曲線未達到平衡時，限制因素是橫坐標所表示的因素，當曲線達到平衡狀態后限制因素是除橫坐標所表示的因素之外的其他因素。
三看特殊點：即曲線的起點、終點、頂點、轉折點、交叉點等，理解特殊點的意義。
四看不同曲線的變化：理解曲線之間的內在聯系，找出不同曲線的異同及變化的原因。
考查酶的作用和特性的實驗設計和分析
4．某興趣小組利用如圖所示裝置探究過氧化氫在不同條件下的分解，FeCl3可催化過氧化氫的分解。實驗中所用各種溶液的量相同。下列敘述正確的是(　　)
甲　　　　　　　　　乙
A．甲、乙裝置反應結束后，量筒Ⅱ中收集到的氣體多于量筒Ⅰ
B．若探究溫度對酶活性的影響，可設置一系列溫度梯度的裝置乙
C．將裝置甲中的FeCl3溶液換成淀粉酶溶液可探究酶的專一性
D．將裝置甲中的FeCl3溶液換成HCl溶液可探究酶的活性受pH影響
C　[由于過氧化氫的量是一樣的，所以最后產生的氧氣的量是一樣的，A錯誤；探究溫度對酶活性的影響不能選擇過氧化氫作為底物，B錯誤；將裝置甲中的FeCl3溶液換成淀粉酶溶液可探究酶的專一性，C正確；探究pH對酶活性的影響需要將HCl和NaOH分別加入過氧化氫酶溶液中處理，D錯誤。]
5．(2022·廣東選擇性考試)某同學對蛋白酶TSS的最適催化條件開展初步研究，結果見下表。下列分析錯誤的是(　　)
組別 pH CaCl2 溫度(℃) 降解率(%)
① 9 ＋ 90 38
② 9 ＋ 70 88
③ 9 － 70 0
④ 7 ＋ 70 58
⑤ 5 ＋ 40 30
注：“＋”“－”分別表示“有”“無”添加，反應物為Ⅰ型膠原蛋白。
A．該酶的催化活性依賴于CaCl2
B．結合①②組的相關變量分析，自變量為溫度
C．該酶催化反應的最適溫度為70 ℃，最適pH為9
D．尚需補充實驗才能確定該酶是否能水解其他反應物
C　[分析②③組可知，沒有添加CaCl2，降解率為0，說明該酶的催化活性依賴于CaCl2，A正確；分析①②組的變量可知，pH均為9，都添加了CaCl2，溫度分別為90 ℃、70 ℃，故自變量為溫度，B正確；②組酶的活性最高，此時pH為9，溫度為70 ℃，但由于分組較少，不能說明最適溫度為70 ℃，最適pH為9，C錯誤；該實驗的反應物為Ⅰ型膠原蛋白，要確定該酶能否水解其他反應物還需補充實驗，D正確。]
考點2　(探究·實踐)探究酶的專一性和影響酶活性的條件
一、淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用
1．實驗原理
(1)淀粉和蔗糖都是非還原糖。它們在酶的催化作用下都能水解成還原糖。
(2)在淀粉溶液和蔗糖溶液中分別加入淀粉酶，再用斐林試劑鑒定溶液中有無還原糖，就可以看出淀粉酶是否只能催化特定的化學反應。
2．實驗步驟
試管編號 1 2
注入可溶性淀粉溶液 2 mL －
注入蔗糖溶液 － 2 mL
注入新鮮的淀粉酶溶液 2 mL 2 mL
60 ℃水浴保溫5 min
新配制的斐林試劑 2 mL 2 mL
沸水浴煮沸1 min
實驗現象 有磚紅色沉淀 沒有磚紅色沉淀
3．實驗結論及分析
(1)實驗結果：1號試管有磚紅色沉淀生成，說明產生了還原糖，淀粉被水解，2號試管不出現磚紅色沉淀，說明蔗糖沒有被水解。結論：淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，酶的作用具有專一性。
(2)該實驗的自變量是底物的種類；因變量是底物是否被淀粉酶水解。本實驗設計思路是探究同一種酶是否能催化不同底物水解。
二、探究溫度對酶活性的影響
1．實驗原理
(1)反應原理
淀粉麥芽糖
　　　
藍色　　 不出現藍色
(2)鑒定原理：溫度影響酶的活性，從而影響淀粉水解，滴加碘液，根據是否出現藍色及藍色的深淺來判斷酶的活性。
2．實驗步驟與現象(如表)
試管 編號 試管1 試管1′ 試管2 試管2′ 試管3 試管3′
實驗步驟 一 1 mL淀 粉酶溶液 2 mL淀 粉溶液 1 mL淀 粉酶溶液 2 mL淀 粉溶液 1 mL淀 粉酶溶液 2 mL淀 粉溶液
二 放入0 ℃冰水中約5 min 放入60 ℃熱水中約5 min 放入100 ℃熱水中約5 min
三 將1與1′試管內的液體混合后繼續在0 ℃冰水內放置10 min 將2與2′試管內的液體混合后繼續在60 ℃熱水內放置10 min 將3與3′試管內的液體混合后繼續在100 ℃熱水內放置10 min
四 取出試管各加入兩滴碘液，振蕩
實驗 現象 變藍 不變藍 變藍
3．實驗結論：在最適溫度條件下，酶的活性最高，高溫、低溫都影響酶的活性。
三、探究pH對酶活性的影響
1．實驗原理
(1)反應原理：2H2O22H2O＋O2。
(2)鑒定原理：pH影響酶的活性，從而影響單位時間內氧氣的生成量，可用帶火星的衛生香燃燒情況來檢驗O2產生量的多少。
2．實驗步驟與現象(如表)
試管編號 試管1 試管2 試管3
實驗步驟 一 2滴過氧化氫酶溶液
二 1 mL 蒸餾水 1 mL物質的量濃度為0.01 mol/L的鹽酸溶液 1 mL物質的量濃度為0.01 mol/L的NaOH溶液
三 2 mL體積分數為3%的過氧化氫溶液
實驗現象 衛生香燃 燒猛烈 衛生香燃燒不猛烈 衛生香燃燒不猛烈
3．實驗結論：在最適pH條件下，酶的活性最高，過酸、過堿都影響酶的活性。
1．實驗變量控制的三個原則
實驗變量 控制原則 實例
自變量 單一變量原則 探究溫度對酶活性的影響實驗中只有溫度一個自變量
無關變量 等量適宜原則 探究溫度對酶活性的影響實驗中pH為無關變量，不但相同，還要適宜
因變量 可觀測性原則 探究溫度對酶活性的影響實驗中，根據淀粉遇碘變藍的顏色反應將不可觀測的反應直觀地顯現出來，便于實驗結果的觀測
2．實驗材料和試劑的選擇
(1)探究淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用的實驗中不能用碘液代替斐林試劑作為檢測試劑，因為碘液只能檢測淀粉是否被水解，而蔗糖分子無論是否被水解都不會使碘液變色。
(2)探究溫度影響酶活性的實驗不宜選擇過氧化氫(H2O2)和過氧化氫酶做實驗材料，因為過氧化氫(H2O2)在常溫常壓時就能分解，加熱條件下分解會加快，從而影響實驗結果。
(3)探究pH影響酶活性的實驗不宜選擇淀粉和淀粉酶做實驗材料，因為強酸能催化淀粉水解，從而影響實驗結果。
3．實驗步驟和結果檢測的注意事項
(1)若選擇淀粉和淀粉酶探究溫度影響酶的活性，檢測底物被分解的試劑宜選用碘液，不宜選用斐林試劑，因為用斐林試劑鑒定時需水浴加熱，而該實驗中需嚴格控制溫度。
(2)在探究溫度影響酶活性的實驗中應將淀粉溶液和淀粉酶溶液在設定的溫度下先保溫一段時間后再混合，而不能先混合再保溫，因為酶具有高效性，酶和底物混合后，就發揮催化作用，這樣反應不是在設定的溫度下完成，自變量控制不嚴格。
(3)在探究pH對酶活性的影響時，需要保證酶的最適溫度(排除溫度干擾)，且將酶溶液的pH調至實驗要求的pH后再讓酶與底物接觸，不宜在未達到預設pH前，讓底物與酶接觸。
1．(2022·廣東茂名一模)在探究溫度對酶活性影響的實驗設計中，下列操作及材料的選取合理的是(　　)
A．選用新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液和碘液
B．選用新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液和斐林試劑
C．選用過氧化氫溶液和新鮮的肝臟研磨液
D．將酶和底物在室溫下混合后置于不同溫度下保溫
A　[碘液可以使淀粉變藍色，經淀粉酶處理過的淀粉溶液遇碘液后藍色變淺，實驗結果明顯，因此可以用碘液進行檢驗，A正確。斐林試劑在檢驗還原糖時需要水浴加熱，溫度會影響淀粉酶的活性，B錯誤。溫度會影響過氧化氫的分解，影響實驗結果，C錯誤。探究溫度對酶活性的影響時，將酶與底物溶液在不同溫度下分別保溫后再相同溫度混合，D錯誤。]
2．(2022·廣東佛山質檢)在“探究pH對過氧化氫酶活性的影響”的實驗中，有學習小組對實驗進行了改進，改進后的裝置如圖所示。下列敘述正確的是(　　)
A．裝置中①為H2O2溶液，②為過氧化氫酶，兩者也可以對調
B．待過氧化氫酶與相應pH的磷酸緩沖液接觸一段時間后，再注入H2O2溶液
C．探究過氧化氫酶的最適pH，可將磷酸緩沖液pH分別調至2、4、6、7、8、9
D．在水浴條件下，還可以用該裝置來探究溫度對過氧化氫酶活性的影響
B　[“探究pH對過氧化氫酶活性的影響”實驗中，應在加入酶之后先分別加入不同pH的緩沖液，調節酶所處的pH為預設pH，然后再加入底物，A錯誤，B正確；探究過氧化氫酶的最適pH，應設置一系列等濃度梯度的磷酸緩沖液pH，C錯誤；“探究溫度對過氧化氫酶活性的影響”實驗中，不可選擇過氧化氫作為實驗材料，因為過氧化氫自身的分解就受溫度的影響，D錯誤。]
3．(2022·山東新泰一中檢測)酶是細胞代謝正常進行的必要條件之一。某生物興趣小組進行了以下有關酶的探究實驗。請回答相關問題：
實驗甲：探究溫度對酶活性的影響。
實驗乙：探究pH對酶活性的影響。
實驗丙的實驗流程及現象
A組：淀粉＋蔗糖酶→斐林試劑鑒定→不出現磚紅色沉淀
B組：蔗糖＋蔗糖酶→斐林試劑鑒定→出現磚紅色沉淀
(1)實驗室有過氧化氫酶與唾液淀粉酶，可提供給興趣小組進行實驗甲、乙的探究，實驗乙應該選擇的酶是________， 與無機催化劑相比，該酶______________________________________________，因而催化效率更高。
(2)實驗甲、乙共同的無關變量是________________________________________
_____________________________________________________________________
等(答出兩點)。
(3)實驗丙的實驗目的是__________________________。有同學認為，實驗結果檢測時，除了上述檢測方法之外，也可以選擇碘液作為檢測試劑，你是否同意該同學的觀點，并說明理由：_______________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
[解析]　(1)實驗乙的目的是探究pH對酶活性的影響，自變量是pH，由于淀粉在酸性條件下能水解，會對實驗結果造成干擾，所以應選擇過氧化氫酶，而不是唾液淀粉酶。與無機催化劑相比，過氧化氫酶催化效率更高的原因是酶降低活化能的作用更顯著，具有高效性。(2)根據分析可知，實驗甲的自變量是溫度，實驗乙的自變量是pH，兩個實驗的無關變量包括酶濃度、反應時間、底物濃度等，在實驗中，要保證無關變量相同且適宜。(3)根據分析可知，實驗丙證明了酶具有專一性，因此實驗丙的實驗目的是驗證酶具有專一性；不同意該同學用碘液作為實驗丙檢測試劑的觀點，因為蔗糖及水解產物均與碘液沒有顯色反應，因此不能用碘液檢測蔗糖是否分解。
[答案]　(1)過氧化氫酶　降低活化能的作用更顯著　(2)酶濃度、底物濃度、反應時間等　(3)驗證酶具有專一性　不同意；蔗糖及水解產物均與碘液沒有顯色反應，因此不能用碘液檢測蔗糖是否分解(或碘液不能檢測蔗糖是否水解)
考點3　細胞的能量“貨幣”ATP
一、ATP的結構
1．圖中各部分的名稱
A代表腺嘌呤，P代表磷酸基團，①代表腺苷，②代表AMP，即腺嘌呤核糖核苷酸，③代表ADP，④代表ATP，⑤代表一種特殊的化學鍵。
2．特點
(1)ATP不穩定的原因是ATP中兩個相鄰的磷酸基團都帶負電荷而相互排斥等，使得特殊的化學鍵不穩定，末端磷酸基團有較高的轉移勢能。
(2)ATP水解的過程就是釋放能量的過程，1 mol ATP水解釋放的能量高達30.54 kJ，所以說ATP是一種高能磷酸化合物。
(3)ATP在酶的作用下水解時，脫離下來的末端磷酸基團挾能量與其他分子結合，從而使后者發生變化。
二、ATP與ADP的相互轉化
三、ATP的利用
1．ATP為細胞中絕大多數需能生命活動直接供能
2．ATP供能的原理
(1)ATP為主動運輸供能示意圖
(2)ATP水解釋放的磷酸基團使蛋白質等分子磷酸化，這些分子被磷酸化后，空間結構發生變化，活性也被改變，因而可以參與各種化學反應。
3．ATP是細胞內流通的能量“貨幣”
(1)化學反應中的能量變化與ATP的關系
①吸能反應：一般與ATP的水解相聯系。
②放能反應：一般與ATP的合成相聯系。
(2)能量通過ATP分子在吸能反應和放能反應之間流通。
1．寫出圖中的“A”的含義。(必修1　P86“相關信息”)
①________；②________；③________；④________。
提示：腺苷　腺嘌呤　腺嘌呤脫氧核苷酸　腺嘌呤核糖核苷酸
2．ATP與ADP的相互轉化是不是一個可逆反應？為什么？(必修1　P87“圖5－4”)
提示：不是可逆反應；從物質方面看是可逆的，從酶、進行的場所、能量來源等方面看是不可逆的。
1．1個ATP分子中只含有1個腺嘌呤和3個磷酸基團。 (×)
提示：1個ATP分子中含有1個腺嘌呤、1個核糖和3個磷酸基團。
2．ATP是生命活動的直接能源物質，但它在細胞中的含量很少。 (√)
3．淀粉水解成葡萄糖時伴隨有ATP的生成。 (×)
提示：淀粉水解成葡萄糖時不合成ATP。
4．ATP水解釋放的能量可用于細胞內的吸能反應。 (√)
5．無氧條件下，光合作用是葉肉細胞產生ATP的唯一來源。 (×)
提示：無氧呼吸也能產生ATP。
6．線粒體內膜、內質網膜和葉綠體中進行光反應的膜結構中都能合成ATP。 (×)
提示：內質網膜上不能產生ATP。
1．人體內ATP的含量很少，但在劇烈運動時，每分鐘約有0.5 kg的ATP轉化為ADP，以供運動之需，但人體內ATP總含量并沒有太大變化，這一事實說明
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
提示：ATP與ADP時刻不停地發生快速相互轉化，并且處于動態平衡之中
2．植物、動物、細菌和真菌的細胞內，都以ATP作為能量“貨幣”，由此說明_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
提示：生物界具有統一性，也反映種類繁多的生物有著共同的起源
1．ATP的再生和利用圖解
2．ATP產生量與O2供給量的關系分析
實驗室里有螢火蟲尾部研磨粉、生理鹽水、葡萄糖溶液、ATP溶液，請設計實驗證明ATP是直接能源物質。寫出實驗步驟和實驗結果。
實驗步驟：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
實驗結果：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
設置對照→分組編號→控制自變量→檢測因變量。
提示：將螢火蟲尾部研磨粉用生理鹽水配制成懸濁液；取兩支試管編號為甲、乙，分別加入等量的已配制的懸濁液；向甲試管中加入兩滴ATP溶液，向乙試管中加入兩滴葡萄糖溶液，在黑暗環境中觀察兩試管。觀察到甲試管發出熒光，乙試管不發出熒光。
考查ATP的結構特點及ATP與ADP的相互轉化
1．(2022·山東濰坊五縣聯考)ATP是細胞的能量“貨幣”，是生命活動的直接能源物質，如圖為ATP的結構和ATP與ADP相互轉化的關系式。下列說法錯誤的是(　　)
　
圖1　　　　　　　　圖2
A．酶催化作用的高效性保證了ATP和ADP快速轉化
B．圖2中反應向右進行時，釋放能量，圖1中的c鍵斷裂
C．圖1中的“A”代表腺苷，如果b、c特殊的化學鍵都斷裂則是構成DNA的基本單位之一
D．圖2的反應處于“動態平衡”中，劇烈運動時ATP分解量增加，此時其合成量也增加
C　[ATP和ADP快速轉化依賴于酶催化作用具有高效性，A正確；ATP水解時遠離腺苷的特殊化學鍵斷裂，釋放大量能量，供細胞的生命活動利用，B正確；圖1中的“A”代表腺嘌呤，如果b、c特殊的化學鍵都斷裂則是構成RNA的基本單位之一，C錯誤；圖2的兩個反應總是處于“動態平衡”中，如劇烈運動時ATP分解量增加，此時其合成量也增加，D正確。]
2．(2022·重慶巴蜀中學檢測)如圖是ATP與ADP的循環圖解，其中①②表示過程。下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．綠色植物在黑暗條件下，①過程也能發生
B．細胞中的吸能反應一般與②過程相聯系
C．與平靜狀態時相比，劇烈運動時①過程減慢，②過程加快
D．在動物體內，①過程所需的能量均來自細胞進行呼吸作用釋放的能量
C　[植物在黑暗條件下，能進行細胞呼吸，釋放能量，合成ATP，①過程能發生，A正確；細胞中需要能量的生命活動絕大多數是由ATP直接提供能量的，故細胞中的吸能反應一般與②過程相聯系，B正確；與處于平靜狀態時相比，劇烈運動時需要的能量較多，所以①②過程都會加快，C錯誤；在動物細胞內，①過程發生的場所是細胞質基質和線粒體，所需的能量均來自細胞進行呼吸作用釋放的能量，D正確。]
考查細胞ATP的利用
3．ATP作為細胞的能量“貨幣”，是由其分子結構決定的。ATP是由一分子腺嘌呤、一分子核糖和三個相連的磷酸基團構成的，這三個磷酸基團從與分子中腺苷基團連接處算起，依次分別稱為α、β、γ磷酸基團。下列有關說法正確的是(　　)
A．γ磷酸基團具有較高的轉移勢能，因此ATP分子中只有磷酸基團能夠水解
B．離子泵是一種具有ATP酶活性的載體蛋白，動物一氧化碳中毒會降低離子泵跨膜運輸的速率
C．人體在劇烈運動時ATP的合成速度大于分解速度
D．神經元興奮時，Na＋內流和釋放神經遞質均需要ATP水解供能
B　[γ磷酸基團是遠離腺苷的磷酸基團，具有較高的轉移勢能，但ATP分子中不只有磷酸基團能夠水解，腺嘌呤和核糖之間也可以水解，A錯誤；離子通過離子泵的跨膜運輸需要載體和消耗能量，屬于主動運輸，人體一氧化碳中毒會減少能量的供應，進而降低離子泵跨膜運輸離子的速率，B正確；人體在劇烈運動時ATP的合成速度和分解速度都加快，處于動態平衡，C錯誤；神經元興奮、動作電位產生時Na＋的內流是通過離子通道運輸的被動運輸過程，不需要細胞呼吸提供能量，不需要ATP水解供能，神經遞質的釋放方式是胞吐，需要消耗能量，需要ATP水解供能，D錯誤。]
4．ATP是一種非常重要的化合物，它是細胞的能量“貨幣”，其結構簡式為A—P～P～P。ATP的水解可以為物質的主動運輸供能，如圖是ATP為主動運輸供能的示意圖。下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．ATP中離A最遠的兩個磷酸基團被水解后，剩余部分是組成RNA的一種基本單位
B．參與Ca2+主動運輸的載體蛋白是一種能催化ATP水解的酶
C．在運輸Ca2+的載體蛋白的作用下，ATP分子的末端磷酸基團脫離下來與載體蛋白結合，這一過程伴隨能量的轉移
D．由圖可知，細胞中Ca2+的跨膜運輸是由ATP水解提供能量的主動運輸，而ATP水解總是與放能反應有關
D　[ATP中的“～”代表一種特殊的化學鍵，斷開兩個這種化學鍵，就形成A—P，即AMP(腺嘌呤核糖核苷酸)，它是組成RNA的一種基本單位，A正確；如圖所示，參與Ca2+主動運輸的載體蛋白是一種能催化ATP水解的酶，當膜內側的Ca2+與其相應位點結合時，酶活性就被激活了，B正確；在運輸Ca2+的載體蛋白這種酶的作用下，ATP分子的末端磷酸基團脫離下來與載體蛋白結合，這一過程伴隨能量的轉移，此過程就是載體蛋白的磷酸化，C正確；細胞中Ca2+的跨膜運輸是主動運輸，需要ATP水解釋放能量為其供能，細胞內許多吸能反應與ATP水解相聯系，D錯誤。]
　細胞內ATP產生與消耗的生理過程及場所
1．核心概念
(1)(必修1 P76)細胞代謝：細胞中每時每刻都進行著許多化學反應。
(2)(必修1 P78)活化能：分子從常態轉變為容易發生化學反應的活躍狀態所需要的能量。
(3)(必修1 P81)酶是活細胞產生的具有催化作用的有機物，其中絕大多數酶是蛋白質。
(4)(必修1 P82)酶活性：酶催化特定化學反應的能力。
2．結論語句
(1)(必修1 P78)與無機催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著，催化效率更高。　(2)(必修1 P84)酶所催化的化學反應一般是在比較溫和的條件下進行的。
(3)(必修1 P84)過酸、過堿或溫度過高，會使酶的空間結構遭到破壞，使酶永久失活。低溫下酶的空間結構穩定，因此，酶制劑適宜在低溫下保存。
(4)(必修1 P86)ATP是一種高能磷酸化合物。
(5)(必修1 P87)ATP與ADP的相互轉化是時刻不停地發生并且處于動態平衡之中的。
1．(2021·海南等級考)研究發現，人體內某種酶的主要作用是切割、分解細胞膜上的“廢物蛋白”。下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．該酶的空間結構由氨基酸的種類決定
B．該酶的合成需要mRNA、tRNA和rRNA參與
C．“廢物蛋白”被該酶切割過程中發生肽鍵斷裂
D．“廢物蛋白”分解產生的氨基酸可被重新利用
A　[根據題意可知：該酶的化學本質為蛋白質，蛋白質空間結構具有多樣性的原因是氨基酸的種類、數目、排列順序和肽鏈的盤曲、折疊方式及其形成的空間結構不同造成的，A錯誤；根據題意可知：該酶的化學本質為蛋白質，因此該酶的合成需要mRNA、tRNA和rRNA參與，B正確；“廢物蛋白”被該酶切割的過程中會發生分解，肽鍵斷裂，C正確；氨基酸是蛋白質的基本單位，因此“廢物蛋白”分解產生的氨基酸可被重新利用，D正確。]
2．(2021·海南等級考)研究人員將32P標記的磷酸注入活的離體肝細胞，1～2 min后迅速分離得到細胞內的ATP。結果發現ATP的末端磷酸基團被32P標記，并測得ATP與注入的32P標記磷酸的放射性強度幾乎一致。下列有關敘述正確的是(　　)
A．該實驗表明，細胞內全部ADP都轉化成ATP
B．32P標記的ATP水解產生的腺苷沒有放射性
C．32P在ATP的3個磷酸基團中出現的概率相等
D．ATP與ADP相互轉化速度快，且轉化主要發生在細胞核內
B　[根據題意可知：該實驗不能說明細胞內全部ADP都轉化成ATP，A錯誤；根據題意“結果發現ATP的末端磷酸基團被32P標記，并測得ATP與注入的32P標記磷酸的放射性強度幾乎一致”說明：32P標記的ATP水解產生的腺苷沒有放射性，B正確；根據題意可知：放射性幾乎只出現在ATP的末端磷酸基團，C錯誤；該實驗不能說明轉化主要發生在細胞核內，D錯誤。]
3．(2021·湖北選擇性考試)很久以前，勤勞的中國人就發明了制飴(麥芽糖)技術，這種技術在民間沿用至今。麥芽糖制作的大致過程如圖所示。
下列敘述正確的是(　　)
A．麥芽含有淀粉酶，不含麥芽糖
B．麥芽糖由葡萄糖和果糖結合而成
C．55～60 ℃保溫可抑制該過程中細菌的生長
D．麥芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最適溫度低
C　[麥芽糖屬于植物細胞特有的二糖，在麥芽中存在麥芽糖，A錯誤；麥芽糖是由2分子葡萄糖脫水縮合而成的，B錯誤；細菌的生長需要適宜溫度，據圖可知，該過程中需要在55～60 ℃條件下保溫6小時左右，目的是抑制細菌的生長，避免雜菌污染，C正確；一般而言，植物體內酶的最適溫度高于動物，故麥芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最適溫度高，D錯誤。]
4．(2022·全國乙卷)某種酶P由RNA和蛋白質組成，可催化底物轉化為相應的產物。為探究該酶不同組分催化反應所需的條件。某同學進行了下列5組實驗(表中“＋”表示有，“－”表示無)。
實驗組 ① ② ③ ④ ⑤
底物 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
RNA組分 ＋ ＋ － ＋ －
蛋白質組分 ＋ － ＋ － ＋
低濃度Mg2+ ＋ ＋ ＋ － －
高濃度Mg2+ － － － ＋ ＋
產物 ＋ － － ＋ －
根據實驗結果可以得出的結論是(　　)
A．酶P必須在高濃度Mg2+條件下才具有催化活性
B．蛋白質組分的催化活性隨Mg2+濃度升高而升高
C．在高濃度Mg2+條件下RNA組分具有催化活性
D．在高濃度Mg2+條件下蛋白質組分具有催化活性
C　[第①組中，酶P在低濃度Mg2+條件下，有產物生成，說明酶P在該條件下具有催化活性，A錯誤；第③組和第⑤組對照，無關變量是底物和蛋白質組分，自變量是Mg2+濃度，無論是高濃度Mg2+條件下還是低濃度Mg2+條件下，兩組均沒有產物生成，說明蛋白質組分無催化活性，B、D錯誤；第②組和第④組對照，無關變量是底物和RNA組分，自變量是Mg2+濃度，第④組在高濃度Mg2+條件下有產物生成，第②組在低濃度Mg2+條件下，沒有產物生成，說明在高濃度Mg2+條件下RNA組分具有催化活性，C正確。]
5．(2021·湖北選擇性考試)使酶的活性下降或喪失的物質稱為酶的抑制劑。酶的抑制劑主要有兩種類型：一類是可逆抑制劑(與酶可逆結合，酶的活性能恢復)；另一類是不可逆抑制劑(與酶不可逆結合，酶的活性不能恢復)。已知甲、乙兩種物質(能通過透析袋)對酶A的活性有抑制作用。
實驗材料和用具：蒸餾水，酶A溶液，甲物質溶液，乙物質溶液，透析袋(人工合成半透膜)，試管，燒杯等。為了探究甲、乙兩種物質對酶A的抑制作用類型，提出以下實驗設計思路，請完善該實驗設計思路，并寫出實驗預期結果。
(1)實驗設計思路
取________支試管(每支試管代表一個組)，各加入等量的酶A溶液，再分別加等量______________________，一段時間后，測定各試管中酶A的活性。然后將各試管中的溶液分別裝入透析袋，放入蒸餾水中進行透析處理。透析后從透析袋中取出酶液，再測定各自的酶A活性。
(2)實驗預期結果與結論
若出現結果①：________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
結論①：甲、乙均為可逆抑制劑。
若出現結果②：________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
結論②：甲、乙均為不可逆抑制劑。
若出現結果③：______________________________________________________
_____________________________________________________________________。
結論③：甲為可逆抑制劑，乙為不可逆抑制劑。
若出現結果④：_______________________________________________________
_____________________________________________________________________。
結論④：甲為不可逆抑制劑，乙為可逆抑制劑。
[解析]　(1)分析題意可知，實驗目的是探究甲、乙兩種物質對酶A的抑制作用類型，則實驗的自變量為甲、乙物質的有無，因變量為酶A的活性，實驗設計應遵循對照與單一變量原則，故可設計實驗如下：
取兩支試管，各加入等量的酶A溶液，再分別加等量甲物質溶液、乙物質溶液(單一變量和無關變量一致原則)；一段時間后，測定各試管中酶A的活性。然后將各試管中的溶液分別裝入透析袋，放入蒸餾水中進行透析處理。透析后從透析袋中取出酶液，再測定各自的酶A活性。(2)據題意可知，物質甲和物質乙對酶A的活性有抑制，但作用機理未知，且透析前有物質甲和物質乙的作用，透析后無物質甲和物質乙的作用，前后對照可推測兩種物質的作用機理，可能的情況有：①若甲、乙均為可逆抑制劑，則酶A的活性能恢復，故透析后，兩組的酶A活性均比透析前酶A的活性高。②若甲、乙均為不可逆抑制劑，則兩組中酶A的活性均不能恢復，故透析前后，兩組的酶A活性均不變。③若甲為可逆抑制劑，乙為不可逆抑制劑，則甲組中活性可以恢復，而乙組不能恢復，故加甲物質溶液組，透析后酶A的活性比透析前高，加乙物質溶液組，透析前后酶A的活性不變。④若甲為不可逆抑制劑，乙為可逆抑制劑，則甲組中活性不能恢復，而乙組能恢復，故加甲物質溶液組，透析前后酶A的活性不變，加乙物質溶液組，透析后酶A的活性比透析前高。
[答案]　(1)兩　甲物質溶液、乙物質溶液
(2)①透析后，兩組的酶A活性均比透析前酶A的活性高　②透析前后，兩組的酶A活性均不變　③加甲物質溶液組，透析后酶A的活性比透析前高，加乙物質溶液組，透析前后酶A的活性不變　④加甲物質溶液組，透析前后酶A的活性不變，加乙物質溶液組，透析后酶A的活性比透析前高
(教師用書獨具)
(2021·海南等級考)某種酶的催化反應速率隨溫度和時間變化的趨勢如圖所示。據圖分析，下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．該酶可耐受一定的高溫
B．在t1時，該酶催化反應速率隨溫度升高而增大
C．不同溫度下，該酶達到最大催化反應速率時所需時間不同
D．相同溫度下，在不同反應時間該酶的催化反應速率不同
D　[據圖可知，該酶在70 ℃條件下仍具有一定的活性，故該酶可以耐受一定的高溫，A正確；據圖可知，在t1時，酶促反應速率隨溫度升高而增大，即反應速率與溫度的關系為40 ℃＜50 ℃＜60 ℃＜70 ℃，B正確；由題圖可知，在不同溫度下，該酶達到最大催化反應速率(曲線變平緩)時所需時間不同，其中70 ℃達到該溫度下的最大反應速率時間最短，C正確；相同溫度下，不同反應時間內該酶的反應速率可能相同，如達到最大反應速率(曲線平緩)之后的反應速率相同，D錯誤。]
課時分層作業(七)　酶和ATP
1．(2020·海南等級考)下列關于胰蛋白酶和胰島素的敘述，正確的是(　　)
A．都可通過體液運輸到全身
B．都在細胞內發揮作用
C．發揮作用后都立即被滅活
D．都能在常溫下與雙縮脲試劑發生作用，產生紫色反應
D　[胰腺分泌的胰液中含有胰蛋白酶，通過導管運輸至消化道內發揮作用，而胰島素由胰島B細胞分泌，可通過血液運輸至全身，A錯誤；胰蛋白酶在消化道內發揮作用，而胰島素通過與靶細胞膜上的受體結合，進而調節靶細胞的代謝活動，二者均不在細胞內發揮作用，B錯誤；胰蛋白酶在催化反應前后性質不改變，胰島素發揮作用后會被滅活，C錯誤；胰蛋白酶和胰島素的化學本質都是蛋白質，都能在常溫下與雙縮脲試劑發生紫色反應，D正確。]
2．(2021·重慶選擇性考試適應性測試)下列關于酶的敘述，正確的是(　　)
A．細胞衰老過程中所有酶的活性都降低
B．胰蛋白酶能徹底水解蛋白質
C．赤霉素能誘導α 淀粉酶產生
D．過氧化氫酶能升高過氧化氫的活化能
C　[細胞衰老過程中，大部分酶的活性降低，但與細胞衰老有關的酶的活性提高，A錯誤；胰蛋白酶水解蛋白質成多肽，但蛋白質徹底水解需要肽酶，B錯誤；赤霉素能誘導α 淀粉酶產生，使種子無需萌發即可產生α 淀粉酶，C正確；酶的作用機理是降低化學反應的活化能，D錯誤。]
3．(2022·重慶巴蜀中學檢測)用富含過氧化氫酶的新鮮馬鈴薯懸液進行H2O2分解實驗，實驗結果如圖所示。第1組是在pH＝7.0，溫度為25 ℃條件下，向5 mL 1%的H2O2溶液中加入0.3 mL酶懸液的結果。與第1組相比，第2組實驗只改變了一個條件，該條件是(　　)
A．馬鈴薯懸液的量增加為0.6 mL
B．改用2%的H2O2溶液
C．調整反應體系的溫度為40 ℃
D．反應體系的pH設置為5.0
B　[適當提高馬鈴薯懸液的量，提高過氧化氫酶的含量，使化學反應提前到達平衡點，不改變最終產物的量，A不符合題意；據圖分析，第2組比第1組產物的量增加，則反應物的量應該有所增加，故改用2%的H2O2溶液，可以使實驗由第1組變為第2組，B符合題意；改變反應體系的溫度，可以改變反應速率，不能增加產物的量，C不符合題意；改變反應體系的pH，會影響過氧化氫酶的活性，改變化學反應到達平衡點的時間，不改變最終產物的量，D不符合題意。]
4．(2023·山東中學聯盟大聯考)我國科學家從結構上揭示了核糖核酸酶P(RNase P)加工tRNA前體(pre tRNA)的機制(如圖所示)。RNase P作為一種通用核酶，是具有酶活性的核糖核蛋白復合體，它能加工tRNA前體的5′端。下列相關分析正確的是(　　)
A．RNase P是一種通用核酶，無專一性
B．高溫條件下，RNase P因肽鍵斷裂而失活
C．RNase P加工S時的作用部位應是氫鍵
D．E和S結合發生異構化后的E發揮催化作用
D　[酶都具有專一性，A錯誤；高溫條件下，RNase P因空間結構破壞而失活，但肽鍵沒有斷裂，B錯誤；RNase P剪切、加工S(pre tRNA)時的作用部位是磷酸二酯鍵，C錯誤；由圖可知，E(RNase P)與S(pre tRNA)結合發生異構化后的E發揮催化作用，完成對tRNA前體的5′端的加工，D正確。]
5．(2022·廣東深圳二模)“銀燭秋光冷畫屏，輕羅小扇撲流螢”是唐代詩人杜牧的詩句。螢火蟲尾部的發光細胞中含有熒光素和熒光素酶。在熒光素酶的作用下，熒光素接受ATP提供的能量后被激活，激活的熒光素與氧結合形成氧化熒光素，同時發出熒光。下列敘述正確的是(　　)
A．螢火蟲發光細胞中的熒光素酶主要起到調節作用
B．螢火蟲可以通過調節熒光素酶的合成來控制發光
C．熒光素被激活過程發生的化學反應屬于放能反應
D．熒光素與氧結合放出的能量全部轉移到ATP中
B　[細胞中的熒光素酶起到催化作用，不起調節作用，A項錯誤；熒光素酶是蛋白質，螢火蟲可以通過調節熒光素酶的合成來控制發光，B項正確；熒光素被激活過程發生的化學反應屬于吸能反應，C項錯誤；激活的熒光素與氧結合形成氧化熒光素，同時發出熒光，能量轉化為光能，D項錯誤。]
6．如圖是生物體內ATP合成與分解示意圖，下列敘述正確的是(　　)
A．能量1可以來自蛋白質水解為氨基酸的過程
B．能量1可以來自丙酮酸的氧化分解
C．能量2可以用于葉綠體中H2O的光解
D．能量2可以用于光合作用中CO2的固定
B　[能量1為合成ATP的能量，來自呼吸作用或光合作用，A錯誤；能量1可以來自丙酮酸的氧化分解，B正確；H2O的光解所需能量來自光能，C錯誤；能量2可以用于各種需能的生命活動，但是光合作用中CO2的固定不需要消耗能量，D錯誤。]
7．(2022·山東新泰一中檢測)某科研小組將新鮮的蘿卜磨碎、過濾制得提取液，以等體積等濃度的過氧化氫作為底物，對提取液中過氧化氫酶的活性進行了相關研究，得到如圖所示的實驗結果。下列說法錯誤的是(　　)
　
實驗1　　　　　　　　實驗2
A．若將實驗1中的蘿卜提取液換成等量的新鮮肝臟研磨液，則O2產生總量明顯增多
B．實驗2是在最適溫度下測定相同時間內過氧化氫的剩余量，引起A、B曲線出現差異的原因最可能是酶的含量不同
C．過氧化氫酶制劑的保存，一般應選擇低溫、pH為7的條件
D．由實驗1可以看出，與加Fe3+相比，單位時間內加蘿卜提取液產生的O2多，其原因是酶降低活化能的作用更顯著
A　[若將實驗1中的蘿卜提取液換成等量的新鮮肝臟研磨液，則O2產生總量不變，因為反應物的總量不變，A錯誤；酶活性的發揮受溫度和pH等外界條件影響，已知實驗2是在最適溫度下測定相同時間內過氧化氫的剩余量，則在相同pH下兩條曲線的差異可能是由酶的數量不同導致的，B正確；低溫不會破壞酶分子的結構，有利于酶制劑的保存，結合題圖可知，過氧化氫酶制劑的保存，一般應選擇低溫、pH為7的條件，C正確；由實驗一可以看出，與加Fe3+相比，單位時間內加蘿卜提取液產生的O2多，其原因是酶降低活化能的作用更顯著，即酶具有高效性，D正確。]
8．(2023·廣東惠州檢測)α 淀粉酶在酸性條件下能將淀粉水解成還原糖，該酶被廣泛應用于淀粉工業中。為了研究底物濃度對酶促反應速率的影響，某研究小組進行了相關實驗，結果如圖。下列說法錯誤的是(　　)
A．三組不同濃度的淀粉溶液體積相同，pH都為酸性
B．該實驗中三種濃度的組別均為實驗組，相互對照
C．10 min后0.6 mg/mL反應組的產物量不再增加的原因是受底物濃度的限制
D．該實驗說明增大底物濃度可改變淀粉酶的活性
D　[α 淀粉酶在酸性條件下能將淀粉水解成還原糖，因此三組實驗淀粉溶液的體積為無關變量，應保持相同，且pH都為酸性，A正確；該實驗中三種濃度的組別均為實驗組，三組之間相互對照，B正確；底物濃度為0.6 mg/mL的組，還原糖含量在10 min后變化不大，可能與底物剩余不足有關，C正確；增大底物濃度不能改變酶的活性，D錯誤。]
9．(2022·湖南長沙一中月考)細胞的生命活動離不開酶和ATP的參與。ATP合成酶是催化ADP和Pi合成ATP的酶，ATP合成酶的結構如圖1所示；圖2表示在一塊含有淀粉的瓊脂塊的四個圓形位置，分別用不同方法處理(①不考慮淀粉在酸性條件下的水解)。請回答下列有關問題：
　
圖1　　　 　　　　　圖2
(1)由圖1可知，ATP合成酶催化ATP合成的能量來自膜兩側______________。從功能角度分析，ATP合成酶廣泛分布于真核細胞的細胞質基質以及______________________________(填膜結構)上。
(2)科學家發現，一種化學結構與ATP相似的物質GTP(三磷酸鳥苷)也能為細胞的生命活動提供能量，請從化學結構的角度解釋GTP也可以供能的原因是
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)將圖2所示方法處理后的含有淀粉的瓊脂塊，放入37 ℃恒溫箱中保溫處理24小時后，用等量碘液滴在四個圓形位置，觀察到的現象是有________個藍色斑塊，由該實驗說明酶的特點有____________________。
(4)同無機催化劑相比酶具有高效性的原因是______________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
[解析]　(1)由題圖和題意可知，ATP合成需要的能量是由膜內外H＋的濃度差提供的。在真核細胞中合成ATP的場所有線粒體、葉綠體、細胞質基質，在線粒體內膜上進行的有氧呼吸第三階段會產生大量ATP，在葉綠體類囊體薄膜上進行的光反應能將光能轉變成ATP中活躍的化學能，故含有ATP合成酶的生物膜有線粒體內膜、葉綠體類囊體薄膜。(2)由于GTP(三磷酸鳥苷)含有兩個特殊的化學鍵，遠離鳥苷的特殊的化學鍵容易水解斷裂，是化學結構與ATP相似的物質，故GTP也能為細胞的生命活動提供能量。(3)①處由于唾液淀粉酶在酸性條件下失活，淀粉不被分解，因此遇碘液變藍；②處唾液淀粉酶在高溫條件下變性失活，淀粉不被分解，因此遇碘液變藍；③處蔗糖酶不能水解淀粉，也會變藍；④處唾液中唾液淀粉酶會將淀粉水解，加碘液不變藍，故共有3個藍色斑塊，據分析可知，由該實驗說明酶的特點有：專一性、需要適宜的溫度和pH。(4)同無機催化劑相比酶具有高效性的原因是酶降低活化能的作用更顯著。
[答案]　(1)H＋的濃度差　線粒體內膜、葉綠體類囊體薄膜　(2)末端的磷酸基團具有較高的轉移勢能，在酶的作用下水解時，脫離下來的末端的磷酸基團挾能量與其他分子結合　(3)3　專一性、需要適宜的溫度和pH　(4)酶降低活化能的作用更顯著
10．(2022·廣東深圳檢測)脫氧腺苷三磷酸dATP(d表示脫氧)其結構式可簡寫成dA—Pα～Pβ～Pγ。下列有關dATP的分析正確的是(　　)
A．dATP由三分子磷酸、一分子脫氧核糖和一分子腺苷組成
B．細胞內生成dATP常與吸能反應相關聯
C．只有連接Pγ的化學鍵斷裂才能為生物活動提供能量
D．通過標記α位的P可使新合成的DNA帶有標記
D　[根據題意可知，dATP與ATP結構類似，從其結構簡式可知，一分子dATP由三分子磷酸、一分子脫氧核糖和一分子腺嘌呤組成，A錯誤；細胞內生成dATP時，有能量的儲存，需要消耗能量，常與放能反應相聯系，B錯誤；連接Pβ、Pγ的化學鍵斷裂都會釋放大量能量，都能為生物活動提供能量，C錯誤；通過標記α位的P，由dA Pα組成的是腺嘌呤脫氧核苷酸，是DNA的基本單位之一，故通過標記α位的P可使新合成的DNA帶有標記，D正確。]
11．(2022·湖南長郡中學期中)S—腺苷甲硫氨酸(SAM)是生化反應中最為重要的甲基供體。2021年10月，復旦大學生物醫學研究院和陳東戎課題組與生命科學院甘建華課題組共同合作發現了首個SAM依賴的天然甲基轉移酶核酶(其化學本質是RNA)。該研究成果擴展了RNA作為催化劑的催化譜，演示了核酶參與體內RNA甲基化以及其調控生命過程的可能性，為RNA作為工具在表觀轉錄層面調控生命過程提供了一個新的思路。下列敘述正確的是(　　)
A．核酶能為所催化化學反應提供所需的活化能
B．核酶通過特異性裂解靶RNA之間的氫鍵起作用
C．甲基轉移酶核酶可能實現對基因表達的精準調控
D．使用蛋白酶處理可能會導致體內RNA甲基化受阻
C　[核酶能為所催化化學反應降低化學反應的活化能，A錯誤；核酶通過特異性裂解靶RNA之間的磷酸二酯鍵起作用，B錯誤；以核酶精細調控RNA或者DNA的甲基化來進行基因表達的調控，C正確；核酶為RNA分子，使用蛋白酶處理不會導致其活性發生變化，D錯誤。]
12．(2023·廣東茂名檢測)“誘導契合學說”認為，酶活性中心的結構原來并不和底物的結構完全吻合，當底物與酶相遇時，可誘導酶活性中心的構象發生變化，有關的各個基團達到正確的排列和定向，使底物和酶契合形成絡合物。產物從酶上脫落后，酶活性中心又恢復到原構象。如圖為“誘導契合學說”的示意圖，下列敘述正確的是(　　)
A．酶與底物形成絡合物時，為底物轉化成產物提供了活化能
B．酶活性中心的構象發生變化的過程伴隨著肽鍵的斷裂
C．這一模型可以解釋蔗糖酶催化1分子蔗糖水解成2分子單糖的過程
D．酶活性中心的構象發生變化導致其空間結構改變，造成酶疲勞性損失而不可恢復
C　[酶催化化學反應的機理是降低化學反應所需的活化能，故酶與底物形成絡合物時，降低了底物轉化成產物所需的活化能，A錯誤；據圖可知，酶活性中心構象發生變化后在一定條件下還可復原，說明該過程肽鍵并未斷裂，否則變形過程無法恢復，B錯誤；蔗糖酶可以催化1分子蔗糖水解成2分子單糖，此過程可用題圖所示模型解釋，C正確；酶活性中心的構象發生變化是為了與底物契合形成絡合物，是酶空間結構的可逆性改變，完成催化作用后，酶活性中心又恢復到原構象，D錯誤。]
13．(2023·廣東茂名檢測)植酸(肌醇六磷酸)作為磷酸的“儲存庫”，廣泛存在于植物體中。禽類、豬等單胃動物不能分解植酸，飼料中的植酸因不能被利用而隨糞便排出，導致磷浪費。植酸酶能夠水解飼料中的植酸而釋放出無機磷，提高飼料中磷的利用率，減少無機磷源的使用，降低飼料配方成本，是一種綠色高效的畜禽飼料添加劑。科研人員對真菌分泌的兩種植酸酶在不同pH條件下活性的差異進行研究，結果如圖。請分析回答下列問題：
(1)植酸酶是一種胞外酶，其合成和分泌所經過的具膜細胞器有__________________。
(2)兩種植酸酶中更適合添加在飼料中的是______，理由是__________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)為探究植酸酶在飼料中的適宜添加量，研究人員進行了如下實驗，請完成下表。
實驗原理：植酸酶在一定溫度和pH下，水解植酸生成無機磷和肌醇衍生物。
在酸性溶液中，無機磷與釩鉬酸銨反應會生成黃色的復合物，在波長為420 nm的藍光下進行比色測定。
實驗步驟 實驗簡要操作過程
制備飼料懸浮液 稱取500 g飼料，加入500 mL蒸餾水，用攪拌機攪拌制成勻漿，加蒸餾水定容到1 000 mL，最后用緩沖液調節pH到6
配制________的植酸酶溶液 稱取適量的某植酸酶溶于蒸餾水中，并依次稀釋制成質量濃度分別為0.01 g/mL、0.02 g/mL、0.03 g/mL、0.04 g/mL、0.05 g/mL的酶溶液
控制變量，進行實驗 取6只錐形瓶編號1～6，分別加入40 mL的飼料懸浮液，_____________________________________。 振蕩搖勻后放入37 ℃水浴中保溫適宜時間。(提示：酶溶液的用量為2 mL)
測定產物吸光值，并計算________的含量 經過處理后，分別在各瓶中加入適宜釩鉬酸銨顯色液，并在波長為420 nm的藍光下測定吸光值
[解析]　(1)植酸酶的化學本質是蛋白質，能分泌到細胞外起作用，需要內質網和高爾基體兩種具膜細胞器的加工。
(2)由曲線圖可知，植酸酶A適宜的pH為2和6，胃中的pH約為1.5，為酸性，則植酸酶A添加在飼料中后進入胃中仍能發揮作用。
(3)該實驗的目的是探究植酸酶在飼料中的適宜添加量，則實驗過程中需要配制一系列不同濃度的植酸酶溶液。1號瓶作空白對照，添加2 mL蒸餾水，在2～6號瓶中分別加入2 mL不同濃度的酶溶液，為了使反應更充分，培養過程中需振蕩搖勻。根據題干信息“在酸性溶液中，用釩鉬酸銨處理會生成黃色的復合物”，可知該實驗的目的是測定產物吸光值并計算無機磷的含量。
[答案]　(1)內質網、高爾基體
(2)植酸酶A　胃中的pH約為1.5，為酸性，植酸酶A適宜的pH為2和6，在胃中仍能發揮作用
(3)不同濃度　在2～6號瓶中分別加入2 mL不同濃度的酶溶液，1號瓶中加入2 mL蒸餾水　無機磷
(教師用書獨具)
1．(2023·廣東惠州聯考)圖1為酶的作用機理及兩種抑制劑影響酶活性的機理示意圖。多酚氧化酶PPO催化酚形成黑色素是儲存和運輸過程中引起果蔬褐變的主要原因。為探究不同溫度條件下兩種PPO活性的大小，某同學設計了實驗并對各組酚的剩余量進行檢測，結果如圖2所示，各組加入的PPO的量相同。下列說法錯誤的是(　　)
圖1
圖2
A．由圖1模型推測，可通過增加底物濃度來降低競爭性抑制劑對酶活性的抑制
B．非競爭性抑制劑降低酶活性和高溫對酶活性的抑制均與酶的空間結構改變有關
C．該實驗的自變量是溫度和酶的種類，PPO用量是無關變量
D．圖2中，與酶B相比，相同溫度條件下酶A的活性更高
D　[據圖1模型可知，競爭性抑制劑與底物競爭酶與底物的結合位點，使底物無法與酶結合形成酶—底物復合物，進而影響酶促反應速率，因此增加反應體系中底物的濃度，可減弱競爭性抑制劑對酶活性的抑制，A正確；非競爭性抑制劑與酶活性位點以外的其他位點結合，通過改變酶的空間結構使酶的活性受到抑制，高溫會破壞酶的空間結構，從而使酶的活性受到抑制，B正確；本實驗是探究不同溫度條件下兩種PPO活性的大小，自變量是溫度和酶的種類，PPO用量是無關變量，應保持相同且適宜，C正確；據圖2可知，相同的溫度條件下，酶A催化酚分解的剩余量比酶B多，說明相同溫度條件下酶B的活性更高，D錯誤。]
2．下表是某小組為探究“過氧化氫酶的活性是否受pH的影響”而設計的實驗操作步驟(豬肝中含有過氧化氫酶)。請回答下列問題：
操作步驟 操作方法 試管甲 試管乙
1 加體積分數為3%的H2O2溶液 2 mL 2 mL
2 加質量分數為5%的鹽酸溶液 1 mL —
3 加質量分數為5%的氫氧化鈉溶液 — 1 mL
4 加質量分數為20%的豬肝研磨液 2滴 2滴
5 觀察相同時間內試管中產生的氣泡數量
(1)上述操作步驟中存在明顯的缺陷，請寫出改進方案：
①________________________________________________________，
②________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)在完成改進方案后，若實驗結果為_________________，則說明過氧化氫酶的活性受pH的影響。
(3)如果本實驗用出現一定氣泡數量所需要的時間來表示酶的活性，那么所需的時間越長，酶的活性越________。
(4)如果將本實驗的自變量換成溫度來探究“過氧化氫酶的活性是否受溫度的影響”，你認為是否合適？________，原因是________________________________
_____________________________________________________________________。
[解析]　(1)本實驗應該有蒸餾水對照、過酸、過堿這三組，并且應該是自變量處理在前。(2)在完成改進方案后，若甲、乙兩試管中產生的氣泡數量少，丙試管中產生大量的氣泡，則說明過氧化氫酶的活性受pH的影響；若甲、乙、丙3支試管中產生的氣泡的情況基本一樣，則說明過氧化氫酶的活性不受pH的影響。(3)如果本實驗用出現一定氣泡數量所需要的時間來表示酶的活性，那么所需的時間越長，酶的活性越低。(4)過氧化氫會隨溫度升高分解加快，從而對實驗結果造成干擾，因此不能用過氧化氫酶探究溫度對酶活性的影響。
[答案]　(1)①操作步驟1、4互換　②增加丙試管，在加入鹽酸或氫氧化鈉的步驟中換為加入1 mL蒸餾水，其他步驟與修正后的步驟相同
(2)甲、乙兩試管中產生的氣泡數量少，丙試管中產生大量的氣泡　(3)低　(4)否(不合適)　過氧化氫會隨著溫度的升高分解加快，從而對實驗結果造成干擾
21 / 40

展開更多......

收起↑